CN110588605A - 一种防误踩加速踏板的主动制动控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防误踩加速踏板的主动制动控制系统及控制方法，包括驾驶员“误踩”行为表征识别与主动制动控制，将加速踏板动作、车速与驾驶员表情/声音识别三者结合作为制动执行机构介入的重要判断依据，制定合理的判定逻辑与制动减速度的计算，保证制动执行机构在必要时及时介入，且在驾驶员正常操纵加速踏板时不干预，最后将所需制动减速度换算为合理的四轮制动力，并由相应的执行机构保证车辆的及时制动。本发明设别结果正确性高，大大提高了驾驶员误踩加速踏板时主动制动的可靠性。

Description

一种防误踩加速踏板的主动制动控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车主动安全控制领域，尤其涉及一种防止驾驶员误踩加速踏板的主动制动控制系统及控制方法。

背景技术

当前汽车行业正进行着一场“新四化”的变革，即“电动化、网联化、共享化、智能化”。在这种大背景下，汽车先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistant System，ADAS)被广泛研究，而汽车主动避障控制系统作为ADAS中关于汽车主动安全的重要内容，越来越受到研究者的重视。目前我国交通场景复杂，新手司机在遇到紧急情况时极易由于紧张情绪将制动踏板踩为加速踏板，在车速提高后会加剧驾驶员的惊慌心理，最终恶性循环导致事故的发生。在这种特殊情况下智能驾驶汽车的主动制动避撞性能就显得尤其重要。

目前主动制动已经广泛应用于各企业的中高端车型，但是仍有诸多不足值得进一步研究。由于目前缺乏对驾驶员行为的准确判断，为避免对驾驶员的正常加速操作产生误干扰，大多数车企研发的主动制动系统普遍采用“驾驶员主动行为”的策略：即驾驶员指令始终具有优先权，即使无法避免碰撞主动制动系统也不会在驾驶员果断地加速时进行干预。这也解释了为何具有主动制动的车辆仍无法避免误踩加速踏板后的碰撞。因此有必要对当前的主动制动系统针对“误踩现象”进行进一步的优化。目前来说，国内外对于加速踏板误踩的研究较少，并且仅有的研究中误踩识别主要是通过踏板力或踏板开度的变化实现的。此方法虽能够保证误踩现象基本不会发生，有效的避免了由误踩引发的一些列严重事故，但是可能会对需要加速的工况产生影响，如爬坡时驾驶习惯不好的驾驶员习惯猛踩油门，此时基于踏板力或踏板开度的识别方法会错误的将加速指令识别为误踩，从而使得车辆无法获得所需的加速度，在诸如爬坡的工况中同样会带来危险。因此主动制动在技术上仍存在很多问题有待进一步研究与解决。针对由误踩引起的事故，当前主动制动系统仍存在以下几个方面的缺陷：

(1)由于采取“驾驶员主动行为”的策略，大多数传统主动制动系统无法避免由于驾驶员“误踩”而导致的连续碰撞事故。即使不采取“驾驶员主动行为”策略的传统主动制动系统，也会由于驾驶员猛踩加速踏板导致的车速迅速提升而无法在有限的距离内及时将车速降低至安全数值。

(2)少数考虑了“误踩”现象的主动制动研究对于驾驶员误踩的识别判断不够准确，难以同时保证系统在必要时及时介入且在驾驶员正常操纵加速踏板使车辆加速时不干预车辆运动。

(3)主动制动控制器的判断逻辑设计判断依据不足，无法做到准确判断是否为误踩的同时不将驾驶员正常操纵加速踏板的行为错误识别为误踩，难以做到“不漏不误”。

发明内容

为了解决上述问题，大幅提高对驾驶员行为的判断准确性，在能够及时识别出驾驶员误踩行为的同时不将驾驶员正常操纵加速踏板的行为错误识别为误踩，做到“不漏不误”，本发明提出了一种防误踩加速踏板的主动制动控制系统及控制方法。

为实现上述技术目的，本发明具体技术方案如下：

一种防误踩加速踏板的主动制动控制方法，建立表征驾驶员误踩行为的数据库，识别误踩时驾驶员的表情和声音，且与数据库匹配，由匹配结果、加速踏板信号和车速信息判断驾驶员行为，从而对车辆进行主动制动控制。

进一步，所述驾驶员误踩行为的表征包括面部表情表征和声音表征。

更进一步，所述面部表情表征具体为驾驶员眼、眉、嘴的位置变化。

更进一步，所述声音表征具体为驾驶员频率与振幅变化。

进一步，所述驾驶员表情的识别及匹配过程为：高清摄像头拍下当前驾驶员面部表情发送至表情识别API接口，再经过JSON传输给控制器，与数据库中误踩时的典型表情按匹配重点做对比，得到对应的匹配度。

进一步，所述驾驶员声音的识别及匹配过程为：声波传感器获取当前驾驶员的频率与振幅，控制器按匹配重点提取相应要素，并与数据库中误踩时典型声音特性做对比，得到匹配度。

进一步，所述主动制动控制的具体过程为：

S1，判断车辆前方路况，若路况良好则结束；若路况不好，则执行S2；

S2，判断加速踏板和制动踏板的动作，若加速踏板没有动作且制动踏板有动作，则制动执行机构不介入，否则执行S3；

S3，判断加速踏板的加速度和位移是否大于门限值，如果不大于，则制动执行机构不介入，否则执行S4；

S4，判断车速是否高于门限值，如果车速高于门限值，则控制器屏蔽油门并主动制动，同时计算车辆所需减速度，当车速小于等于门限值时，执行S5；

S5，判断驾驶员面部表情与声波匹配度的加权和是否高于门限值，若高于，则控制器屏蔽油门并主动制动，同时计算所需减速度，对车辆进行制动；否则制动执行机构不介入。

一种防误踩加速踏板的主动制动控制系统，包括控制器以及与控制器信号连接的传感器、高清摄像头、单目摄像头、激光雷达、声传感器和制动执行机构，所述控制器结合驾驶员表情与声音识别后的匹配结果、加速踏板信号和车速信息判断驾驶员行为，从而对车辆进行主动制动控制。

上述技术方案中，所述传感器包括角速度传感器与角加速度传感器。

本发明的有益效果在于：本发明采用了基于多信息融合的驾驶员“误踩”行为判断方法，将驾驶员表情与声音识别后的匹配结果、加速踏板信号采集结果、车速信息结合起来共同判断驾驶员行为，为主动制动控制提供必要的判定依据。由于添加了表情与声音识别，能够提高识别结果的准确性，减少控制系统的错误识别，以免妨碍驾驶员的正常加速驾驶，大大提高了控制系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明防误踩加速踏板的主动制动控制系统框图；

图2为本发明防误踩加速踏板的主动制动控制方法流程图；

图3为本发明防误踩加速踏板的主动制动控制系统介入判定逻辑框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种防误踩加速踏板的主动制动控制系统包括传感器、高清摄像头、单目摄像头、激光雷达、声传感器(同时具备声波频率与振幅测量功能)、控制器与制动执行机构，传感器、高清摄像头、单目摄像头、激光雷达、声传感器和制动执行机构均与控制器信号连接。

传感器包括角速度传感器与角加速度传感器，角速度传感器与角加速度传感器设置在加速踏板处，用于采集加速踏板信号。单目摄像头、激光雷达设有两个，分别置于车头的两个前照灯附近，用于测量前方有无障碍物，及时得到路况信息。控制器为控制系统的决策核心，该控制器可为整车控制器也可为单独的控制器且与整车动力CAN总线网络通信。高清摄像头与声传感器均置于驾驶室内的仪表盘附近，且使用时高清摄像头与声传感器的采集口应尽量对准驾驶员头部，高清摄像头用于采集驾驶员的面部表情，声传感器用于采集驾驶员发出的声波波形，高清摄像头与声传感器采集的信息与预先存储于控制器中的数据库进行比对得到匹配度，预先存储于控制器中的数据库包含图形信息与声音信息两部分，其中图形信息为驾驶员误踩加速踏板后的面部表情图片，转化为矢量后存储；声音信息为驾驶员误踩加速踏板后发出的声波，其振幅与频率被提取为数据点存储。制动执行机构为车辆本身具有的制动机构，主要由制动控制器、制动液压缸与制动器组成。

如图2所示，本发明防误踩加速踏板的主动制动控制方法包括两部分、四个步骤，其中前三个步骤属于驾驶员误踩行为表征及识别部分，最后一个步骤属于主动制动控制部分；具体包括以下步骤：

步骤一，误踩时驾驶员行为表征

该步骤为后续步骤提供了具体实现细节与比对参照数据库，利用行为表征充分表达驾驶员是否误踩了加速踏板。具体为：高清摄像头和声传感器采集大量的各驾驶员在误踩加速踏板时的面部表情图片与声波波形，并传输给控制器，控制器将面部表情图片利用卷积神经网络转化为矢量存储，将声波波形提取为数据点存储。而行为表征分为面部表情表征与声音表征，其中面部表情表征由控制器着重分析驾驶员眼、眉、嘴的位置变化，而声音表征由控制器着重考虑驾驶员发出声音的频率与振幅变化，对数据分析后得到驾驶员误踩后的表情与声音特点，作为识别匹配重点，确定匹配重点后进行比对参照数据库的建立。

步骤二，驾驶员表情与声音的识别

该步骤为后续驾驶员误踩行为的判断提供了判断依据。在识别时仍分为两部分进行，包括面部表情识别和声音识别。其中驾驶员面部表情的识别过程如下：高清摄像头拍下的当前驾驶员面部表情发送至微软或Face++提供的表情识别API接口，再经过JSON传输给控制器，与数据库中误踩时的典型表情按匹配重点做对比，得到对应的匹配度。声音的识别过程如下：利用声波传感器得到当前驾驶员的声音特性(频率与振幅)，控制器按匹配重点提取频率与振幅相应的要素，并与数据库中误踩时典型声音特性做对比，得到匹配结果。

步骤三，基于多信息融合的驾驶员“误踩”行为判断

此步骤中控制器需采用角速度与角加速度传感器获取的加速踏板信号(加速踏板的位移和加速度)，以及利用CAN总线网络获取的车速信息，将驾驶员表情与声音识别后的匹配结果、加速踏板信号采集结果、车速信息结合起来共同判断驾驶员行为；此判断过程已融合至主动制动中，如图3所示。

步骤四，主动制动控制

控制器中的上层控制器将采取如图3所示的制动执行机构介入判定逻辑，准确合理的判断制动执行机构介入时机，在不干涉驾驶员正常驾驶的前提下保证安全性。具体的判断过程为：

S1：判断开始时，首先依据单目摄像头、激光雷达进行前方路况的判断，若路况良好则结束判断流程，以减小控制系统的运算量；若路况不好，则执行S2；

S2：判断加速踏板和制动踏板的动作，若加速踏板没有动作且制动踏板有动作，则制动执行机构不介入，否则执行S3；

S3：判断加速踏板的加速度和位移是否大于门限值，如果不大于，则制动执行机构不介入，否则执行S4；

S4：判断车速是否高于门限值，如果车速高于门限值，则控制器屏蔽油门并主动制动，同时由车速和前方障碍物的距离计算车辆所需减速度，当车速小于等于门限值时，执行S5；

S5：控制器判断驾驶员面部表情与声波匹配度的加权和是否高于门限值，若高于，则控制器屏蔽油门并主动制动，同时计算所需减速度；否则制动执行机构不介入；

S6：最终由下层分配器将所需制动减速度换算为四轮制动力，并由相应的制动执行机构保证车辆的及时制动。

上述过程中，制动执行机构不介入，即没有额外的制动力介入，但是驾驶员操纵的制动踏板对应的制动力仍然存在。

所述实例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式。在不背离本发明的实质内容的前提下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种防误踩加速踏板的主动制动控制方法，其特征在于：建立表征驾驶员误踩行为的数据库，识别误踩时驾驶员的表情和声音，且与数据库匹配，由匹配结果、加速踏板信号和车速信息判断驾驶员行为，从而对车辆进行主动制动控制。

2.根据权利要求1所述的防误踩加速踏板的主动制动控制方法，其特征在于：所述驾驶员误踩行为的表征包括面部表情表征和声音表征。

3.根据权利要求2所述的防误踩加速踏板的主动制动控制方法，其特征在于：所述面部表情表征具体为驾驶员眼、眉、嘴的位置变化。

4.根据权利要求2所述的防误踩加速踏板的主动制动控制方法，其特征在于：所述声音表征具体为驾驶员频率与振幅变化。

5.根据权利要求1所述的防误踩加速踏板的主动制动控制方法，其特征在于：所述驾驶员表情的识别及匹配过程为：高清摄像头拍下当前驾驶员面部表情发送至表情识别API接口，再经过JSON传输给控制器，与数据库中误踩时的典型表情按匹配重点做对比，得到对应的匹配度。

6.根据权利要求1所述的防误踩加速踏板的主动制动控制方法，其特征在于：所述驾驶员声音的识别及匹配过程为：声波传感器获取当前驾驶员的频率与振幅，控制器按匹配重点提取相应要素，并与数据库中误踩时典型声音特性做对比，得到匹配度。

7.根据权利要求1所述的防误踩加速踏板的主动制动控制方法，其特征在于：所述主动制动控制的具体过程为：

S1，判断车辆前方路况，若路况良好则结束；若路况不好，则执行S2；

S2，判断加速踏板和制动踏板的动作，若加速踏板没有动作且制动踏板有动作，则制动执行机构不介入，否则执行S3；

S3，判断加速踏板的加速度和位移是否大于门限值，如果不大于，则制动执行机构不介入，否则执行S4；

S4，判断车速是否高于门限值，如果车速高于门限值，则控制器屏蔽油门并主动制动，同时计算车辆所需减速度，当车速小于等于门限值时，执行S5；

S5，判断驾驶员面部表情与声波匹配度的加权和是否高于门限值，若高于，则控制器屏蔽油门并主动制动，同时计算所需减速度，对车辆进行制动；否则制动执行机构不介入。

8.一种防误踩加速踏板的主动制动控制系统，其特征在于：包括控制器以及与控制器信号连接的传感器、高清摄像头、单目摄像头、激光雷达、声传感器和制动执行机构，所述控制器结合驾驶员表情与声音识别后的匹配结果、加速踏板信号和车速信息判断驾驶员行为，从而对车辆进行主动制动控制。

9.根据权利要求8所述的防误踩加速踏板的主动制动控制系统，其特征在于：所述传感器包括角速度传感器与角加速度传感器。